고속철도차량을 이용한 교량의 동적거동에 관한 영향 분석

본 연구에서는 고속철도차량과 교량구조물을 총괄적으로 취급하는 해석모형 즉, 열차·교량·궤도 구조물의 상호작용을 가능한 정밀하게 취급할 수 있는 3차원 해석모형을 개발하였다. 고속철의 속도와 각 구조물의 상호작용으로 발생하는 동적구조응답특성을 해석모형과 수치해석을 통하여 규명하고 각 모형과 방법의 변화를 응용하여 해석의 정밀도를 높이고자 한다.
경부고속철도 교량형식인 PSC 박스거더 교량을 40m 단순교에 대해 뼈대요소를 사용하여 3차원으로 모형화하였다. 궤도의 불규칙성은 정상확률과정으로 가정하고, 지수스펙트럼 밀도함수를 사용하여 궤도의 형상을 생성시켰으며, 기존의 궤도불규칙성 등급모형에 추가하여 경부고속철도 궤도허용오차에 적합한 궤도등급모형을 새로이 설정한다. 열차는 경부고속철도 차량 중 하중효과가 가장 큰 동력차 및 동력객차와 객차를 연결한 다련열차모형을 3차원의 주행열차모형으로 각각 개발한다. 열차모형화는 38 자유도 모형으로 개발하여, 차체와 대차에는 연직변위, 횡 변위, 종 변위 및 피칭, 롤링, 요잉을 모두 고려하였다. 이러한 교량·궤도·열차모형을 이용하여 교량동적해석 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램은 열차의 주행속도에 따른 영향을 분석하여 Newmark 방식과 Runge-Kutta 방식을 적용하여 제안하고 수행하였다.
수치해석 방법들과 열차·교량·궤도 구조물의 상호작용을 고려한 매개변수 연구결과는 우선 그 모델링 방법의 다양한 고려 조건들의 조합에서 이 분야의 기초 연구 자료로서 그 중요함을 확보하고 이들을 이용한 심도 깊은 매개변수 연구결과는 각 적용된 변수의 중요도를 표현할 수 있으며 이 모든 결과를 종합한 고속철을 위한 교량의 설계기준으로 적용에 중요한 시발점이 되리라 기대할 수 있다.

ABSTRACT
국문요약
1. 서론
2. 철도교량의 동적해석을 위한 모형화
3. 주행열차의 동적해석을 위한 모형화
5.1 고속열차의 속도별 동적거동 분석
5.2 정적해석결과와 비교한 상대변위를 통한 속도별 동적거동분석
5.3 고속열차의 상대속도별 동적거동 분석
5.4 고속열차의 속도별 교량의 내하율 증폭계수 제안
6. 결론

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